基于脑磁图和弥散张量成像技术的儿童失神癫痫研究

Childhood absence epilepsy (CAE) is a common childhood-onset syndrome. Studies suggested a key role of high frequency neural signals (HFNs) in initializing epilepsy. While abnormal default mode network (DMN) during both ictal and interictal periods are believed related to CAE, the relationship between DMN dysfunction and common neuropsychological problems (e.g. attention impairments) in CAE remains unclear.Magnetoencephalography（MEG） and diffusion tensor imaging（DTI） data of 14 children with CAE have presented aberrant HFNs in the medial frontal and precuneus/posterior cingulate cortices, which are nodes in the DMN, and alteration of white matter integrity in extensive brain areas . In order to determine the possibility of neuromagnetic HFNs and white matter integrity taken as biomarkers for study of CAE, in this study MEG was introduced to survey pathological HFNs in DMN nodes of CAE during ictal period, MEG-guided DTI tracking was undertaken to assess abnormal structural connectivity among the nodes of the DMN, and to clarify the correlation between the aberrant functional and structural findings of the DMN and correlate with neuropsychological deficits. This study will contribute to a better clinical management and improvement in the overall quality of life for children with CAE.

儿童失神癫痫(CAE)是一种常见的儿童期癫痫。研究表明：高频神经磁信号(HFNs)在癫痫的发病中可能起重要作用；发作期和发作间期默认网络(DMN)的异常与CAE有关，但DMN功能障碍和常见的CAE神经心理问题(如注意力缺陷)之间关系不清楚。我们前期对14例CAE进行脑磁图(MEG)与弥散张量成像技术(DTI)的初步研究结果发现：在CAE的大脑中存在HFNs，异常HFNs定位在内侧前额叶和楔前叶/后扣带回，这些结构是默认网络的节点；CAE的大脑皮质存在白质完整性的改变。为明确HFNs和白质完整度对于CAE能否成为潜在、新的生物标志，本项目利用MEG在发作间期探测CAE患儿的DMN节点中存在的病理HFNs；通过MEG导航DTI追踪技术评估CAE患儿DMN节点的异常结构连接；明确DMN的功能和结构异常与CAE患儿注意力损害是否有关。本研究的开展将更好的管理CAE患儿并改善其整体生活质量。

背景：.儿童失神癫痫(CAE)是一种常见的儿童期癫痫。研究表明：高频神经磁信号(HFNs)在癫痫的发病中可能起重要作用；发作期和发作间期默认网络(DMN)的异常与CAE有关。.内容：.(1) 研究CAE患者发作间期及发作期颅内神经磁活动的特点；.(2) 探究不同频段下典型CAE患者从发作前期到发作期的脑功能网络改变；.(3) 探究CAE患者发作间期的神经网络改变；.(4) 探讨 CAE 患者大脑结构网络改变及其与临床症状的关系。.结果：高频神经磁信号(> 90 Hz)在发作间期、发作期的空间定位具有较高的一致性，而低频神经磁信号在发作期更明显地表现为向周围组织传播。默认网络的神经节点在不同频段参与了失神癫痫发作的信号传播过程。1-80 Hz和80-1000 Hz 频段的神经网络在失神发作的发生和传播中发挥不同的作用。CAE患儿的神经网络模式在发作间期表现出频率依赖性改变，额叶皮层和PC/PCC在网络中的异常表现提示其可能在CAE的病理生理机制中起重要作用。CAE发作间期神经网络存在明显受损迹象。CAE 患者大脑结构网络存在异常改变，并且随着时间延长，脑网络异常逐渐加重。.数据：相较于 CAE 发作间期，发作期的神经磁活动更多定位于前额叶内侧(MPFC)，以及顶-枕-颞叶交界区(POT)。1-4 Hz, 4-8 Hz, 8-12 Hz, 12-30 Hz 频段发作期的磁信号源能量(SS)显著高于发作间期。在1-80 Hz的频段，发作前期和发作期的神经网络之间可以见到显著的差异。在1-4Hz频段，CAE患儿的效应连接网络多集中在额叶皮层，很少涉及其他脑区，与对照组相比有显著差异。在1-4Hz和4-8Hz频段，和对照组相比，患儿组大脑中涉及PC/PCC的效应连接网络显著减少。在全脑水平，与健康对照组相比，CAE患者组连接强度、全局效率、局部效率、聚类系数、标准化聚类系数和小世界属性值明显下降，而特征路径程度和标准化特征路径长度显著增加。在局部脑区水平，与健康对照组相比，患者组特别是关键脑区双侧楔前叶的节点效率均显著降低，而且其降低程度与患者病程长短相关。.意义： MEG技术可以广泛地运用于对高频大脑神经磁活动的研究之中，高频段的神经网络可以用来更好地阐释失神癫痫发生的机制。